مقاله تحلیلی:‌ چالش های طراحی ژئوسیسمیک در مکزیکوسیتی

چالش های طراحی ژئوسیسمیک مکزیکوسیتی از زمین شناسی منحصربفرد منطقه و فعالیت شدید تکتونیکی آن ناشی شده است. از آنجا که مرکز خرابی های پایتخت آزتک به برجسته ترین پایتخت مدرن آمریکای لاتین تبدیل شده که رشد اقتصادی آن باعث افزایش تقاضای ساختمان های بلندتر می شود، در این مقاله به چالش هایی که ممکن است در آینده نیز ادامه پیدا کنند ، پرداخته خواهد شد. پاسخ خاک های این منطقه به شکل پدیده تشدید حوضه خاکی (یک و دو بعدی) است که بصورت امواج لرزه ای که ازطریق توپوگرافی طبیعی دره منتشر می شود، آشکار می شود. این توپوگرافی با رس های نرم الاستیک دارای پلاستیسیته زیاد که بخشی از دریاچه خشک شده زیر شهر بوده است، پرشده است. در سال ۲۰۱۷ زلزله ای به بزرگی ۱/۷ در مقیاس ، در شهر پوئبلا در ایالت مورلوس دقیقاً در سی و دومین سالگرد زلزله (به بزرگی ۸ در مقیاس )، ۱۹ سپتامبر سال ۱۹۸۵ در میچوآکان با رومرکز ۴۰۰ کیلومتر (حدود ۲۵۰ مایل) رخ داد. آمار سال ۱۹۸۵ نشان دهنده بیش از ۳۹۰۰۰ کشته و نزدیک به ۱۰۰۰۰ ساختمان فروریخته است که مربوط به رزونانس های چندگانه امواج لرزه ای، نهشته های خاکی و سازه ها بوده است. در سال ۲۰۱۷، بزرگنمایی خاک از یک نوع زلزله متفاوت که ۱۲۰ کیلومتر (حدود ۷۸ مایل) آنطرف تر بوده است تکرار شد. حرکت های ثبت شده  این زمین لرزه تفاوت بسیار کمی نسبت به زلزله سال ۱۹۸۵ داشت. در این مقاله تحریکات ثبت شده انتخابی داخل شهر که منطبق بر تفاوت های مشاهده شده در سطح و توزیع خسارت بین دو رویداد (زلزله های سال های ۱۹۸۵ و ۲۰۱۷) ارزیابی می شود.

زمین شناسی و تکتونیک ها

اکثر نقاط مکزیکوسیتی برروی حوضه دریاچه قدیمی Texcoco ساخته شده است که مطابق شکل ۱ از زمان ظهور آزتک در قرن سیزدهم شکل گرفته است. درحال حاضر این دریاچه بجز دریاچه کوچکی نزدیک Xochimilco کاملا خشک شده است.   

شکل گیری سکونتگاه های جدید بین قرن های ۱۶ و ۱۸ توسط اسپانیایی های فاتح و به دنبال جنگل زدایی، کشاورزی، زمین های چراگاهی، ساخت و ساز و استفاده از اراضی دریاها (خشکاندن دریاها یا خاک ریزی در آنها)، بزرگ ترین تاثیرات را بر محیط برجای گذاشت.

اسپانیایی ها تلاش داشتند ازطریق جابجایی سیستم بندها و کانال های آبی آزتک با خیابان ها و میادین، خشک کردن دریاچه ها و حذف زمین های جنگلی، کنترل منابع آبی را بدست گیرند. این فعالیت ها باعث وقوع سیل های شدیدی شد، سیل هایی که برخی از آن ها شهر را برای ماه ها یا حتی سال ها دچار مشکل کردند.

علاوه براین، دره مکزیک عمدتاً از مصالح آتشفشانی تشکیل شده درحالیکه لایه های سطحی از انباشت های آبرفتی که اغلب رس های دریاچه ای هستند، تشکیل شده اند. قسمت وسیعی از مکزیکوسیتی برروی رسوبات رسی نرم دارای پلاستیسیته زیاد با لایه های نازک درونی لای و ماسه، ساخته شده است. نهشته های رسی مکزیکوسیتی نسبتاً منحصر بفرد هستند که دارای خاکستر آتشفشانی بوده و ویژگی هایی مانند شاخص پلاستیسیته بسیار بالا (PI حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰)، مقداری آب طبیعی (  حدود ۲۰۰ تا ۶۰۰) و سرعت موج برشی کم  حدود ۴۰ تا ۹۰ m/s (۱۳۰ تا ۳۰۰ ft/s) دارند. این نهشته های اشباع بسیار تراکم پذیر هستند و باعث وقوع نشست ۹ متری (۳۰ فوت) از آغاز قرن بیستم شده اند (Tapia و همکاران ۲۰۰۰) که درمقابل نشست های ناهمسان مخربی را در بسیاری از بناهای تاریخی، سازه ها و زیرساخت هایی که برروی ناحیه دریاچه قبلی ساخته شده اند، بوجود آورده اند (شکل ۲).       

طی چنددهه گذشته، این شهر از حدود ۷۸ کیلومتر مربع (۳۰ مایل مربع) به یک کلان شهر با مساحت ۱۰۰ برابر بزرگ تر که در شکل ۳ نشان داده شده تبدیل شده است. بستر دریاچه بعلت برداشت آب های زیرزمینی و تامین آب  برای جمعیت بیش از ۲۰ میلیون نفر شهر، تا مقدار ۳۰ سانتیمتر در سال (۱۲ اینچ در سال) درحال فرونشست است. با توجه به رشد جمعیت، ساختمان های بلند با زیرزمین های عمیق در دو دهه گذشته بطور فزاینده ای افزایش یافته اند. 

شرایط خاک مشکل دار، برداشت پیوسته آب و فعالیت لرزه ای پرتکرار و شدید، چالش های منحصر بفردی را در طراحی و ساخت و ساز در مکزیکوسیتی ایجادکرده است. مهاجران اسپانیایی این مشکلات را از اواسط قرن ۱۶ و پس از مشاهده فرونشست در ساختمان ها مشاهده کردند. در سال ۱۵۵۰، سروانتس دو سالازار، با وجود نگرانی درباره نشست های پیوسته و فعالیت های لرزه ای، محدودیت ارتفاعی دوطبقه را برای شهر تعریف کرد (۱۹۷۸). مطابق با نظر روزنسبلوث و اووندو (۱۹۹۱) احتمالاً این اولین قانون برای طراحی مقاوم در برابر زلزله در قاره آمریکا بوده است.  

درحال حاضر، روش طراحی عملکردی (PBD) در طراحی لرزه ای ساختمان های بلند جدید دنبال می شود. PBD نیز چالش هایی دارد.

نمونه ای آشکار و مخرب از این شدت لرزش در شهر مکزیکوسیتی در هردو زلزله های ۸ ریشتری میچوآکان سال ۱۹۸۵ و ۱/۷ ریشتری شهر پوئبلا در ایالت مورلوس در سال ۲۰۱۷ مشاهده شد. رخداد سال ۱۹۸۵ که در لبه ناحیه فرورانشی غرب مکزیک اتفاق افتاد، نزدیک به ۴۰۰ کیلومتر (حدود ۲۵۰ مایل) از شهر فاصله داشت. بااین وجود این زلزله باعث خسارات شدید و ده ها هزار کشته به خصوص در قسمت شمال غربی منطقه دریاچه مکزیکوسیتی شد. کاملاً مشخص شد که لایه های رس نرم علت اصلی این فاجعه بوده اندکه زمان تناوب حرکت موج های ورودی را به اندازه ۲ ثانیه شدت داده اند. همانطور که در شکل ۴ نشان داده شده ، رخداد سال ۲۰۱۷ درنتیجه گسلش نرمال در مرکز مکزیک و در عمق حدود ۵۰ کیلومتر (تقریباً ۳۰ مایل)،  و در فاصله حدود ۱۲۰ کیلومتری (۷۵ مایل) خارج از مکزیکوسیتی اتفاق افتاد.

 خسارات ایجاد شده در شهر قابل توجه بود به طوری که ۴۰ ساختمان فروریخت و دست کم ۴۰۰ کشته برجای گذاشت اما این خسارات به لطف آیین نامه لرزه ای نسبت به رخداد سال ۱۹۸۵ کمتر بود. باوجود اینکه این دو رخداد ویژگی های زلزله شناسی از جمله بزرگی، فاصله از رومرکز و مختصات متفاوتی داشتند، اثرات تشدید خاک نسبتاً مشابهی را تولید کردند.

 منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF  کامل مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.